一種1 000 kV變壓器出線裝置專用安裝機具研究

周萬駿，劉 振，周振洲，蔡劉露，左 浩

（國家電網(wǎng)有限公司特高壓建設分公司，北京 100052）

0 引言

特高壓電網(wǎng)是目前世界上最先進輸電技術的載體，具有遠距離、大容量、低損耗、少占地的綜合優(yōu)勢，能有效解決我國電力資源分布不均勻的難題，滿足我國遠距離大容量電力輸送需求。截至目前，國網(wǎng)公司已建成投運22 項特高壓工程，但特高壓骨干網(wǎng)架仍處在形成過渡期，隨著特高壓列入國家“新基建”領域，特高壓建設將不斷加快，1 000 kV 變電站建設數(shù)量將不斷攀升[1-2]。

1 000 kV變壓器作為1 000 kV特高壓交流變電站的心臟、中樞，作用不言而喻，直接影響電網(wǎng)的安全運行。變壓器現(xiàn)場安裝質量一直是特高壓交流工程質量現(xiàn)場管控的關鍵。1 000 kV 變壓器出線裝置（以下簡稱：出線裝置）作為1 000 kV電壓等級變壓器獨有的設備，其安裝質量直接影響變壓器整體絕緣的電氣性能，而1 000 kV變壓器出線裝置因其“粗、重、異型”的結構特點，在起吊、安裝等方面都有一系列的難題與關鍵技術，有待進行進一步的研究、試驗、提高和改進。

1 現(xiàn)階段出線裝置的安裝

1.1 出線裝置吊裝過程

現(xiàn)階段1 000 kV變壓器出線裝置吊裝過程：采用單臺吊車吊裝，吊點分布在上下部，上部吊點處安裝吊帶，下部吊點處安裝鏈條葫蘆。吊裝過程中通過鏈條葫蘆調整出線裝置，使其與器身法蘭面基本平行，將器身線圈的引線接頭與出線裝置中的引線接頭連接好，然后在器身法蘭面的螺孔上按照對角線方向安裝兩根導向桿，操作起重機使導向桿緩慢引入出線裝置法蘭面對應的螺孔內，同時使出線裝置的絕緣筒插入器身內的絕緣筒內。

1.2 出線裝置主流安裝工藝

在螺栓初擰的條件下，安裝高壓升高座下部和油箱之間的斜支撐架。拆除運輸座和蓋板后，仔細檢查出線裝置安裝螺栓以及出線裝置內潔凈度，并用塑料布圍裹防護。將高壓引線（套管底部接線端子及導桿和高壓引線已連接好）穿入均壓銅管內，隨后安裝作業(yè)人員從升高座上部法蘭口進入，站在專用的托板上，緊固引線與出線裝置均壓罩內M8 內六角螺釘和蝶簧，作業(yè)過程中不得踩踏出線裝置絕緣部分。起吊高壓升高座過程中通過倒鏈調整角度，當法蘭盤與油箱壁間距達到500 mm后，將引線與器身高壓中部接線端子進行牢固連接，并用耐熱皺紋紙包好絕緣（每邊3 mm）。從入孔進人觀察引線連接是否良好，是否符合圖紙要求，保證出線裝置與器身對應角環(huán)配合良好，出線筒內壁絕緣筒與箱壁絕緣筒應按圖紙要求搭接。然后緊固高壓升高座法蘭盤與箱璧螺栓。最后安裝高壓升高座底部和基礎之間的垂直支撐，調節(jié)斜支撐和升高座之間的距離并緊固固定螺栓。安裝上部和油箱之間的連桿，防止變形。圖1為高壓升高座安裝示意圖。

圖1 高壓升高座安裝示意圖

1.3 存在的問題及風險

1 000 kV變壓器出線裝置一般重約6 t，呈不規(guī)則的圓筒形，目前主要采用單臺吊車吊起與變壓器對接的方式進行安裝。在對出線裝置進行安裝時，需要多次調節(jié)、試吊，既耗時又費力，且容易造成人員和設備的損傷。在以往的1 000 kV 變壓器安裝中曾發(fā)生因操作不當引起變壓器出線裝置受損的情況，故有必要研制出線裝置專用安裝機具。

2 出線裝置專用安裝機具

2.1 專用機具設計的理論及實踐依據(jù)

研制專用安裝機具，其實是將現(xiàn)有的安裝工藝及人為的多次調整過程，通過專用的安裝機具來實現(xiàn)。即專用安裝機具需具備預就位、連接出線裝置（包括用于連接過的導向和調整機構）、帶動安裝座多個方向及自由度的調整實現(xiàn)與變壓器的最終對接的一套專用設備。從理論上具有一定的可行性。安全監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)安裝實際需求單獨設計配置。

在2019 年完成的蘇通GIL1 000 kV 特高壓管廊管線的對接安裝，研制了GIL專用安裝機具。該機具具有安全性可靠性好、精度高、效率高等特點，很好地完成了安裝對接任務，達到了預期目標。而GIL專用安裝機具實現(xiàn)的功能與變壓器升高座的對接具有很多類似之處，它的成功為本項目研制一套專用的變壓器升高座安裝機具提供了實踐參考依據(jù)。

2.2 工作原理簡述

產品的總方案主要包括：1）專用機具的預就位，其中包括水平度、高度、同軸度的調整機構，并通過導向機構使得專用機具能安全、便捷、高效地與變壓器相對位置控制到帶載可調范圍內。2）專用機具與出線裝置升高座的連接，通過導向和調整裝置，使得專用機具能安全、便捷、高效地與變壓器出線裝置連接。3）專用機具可帶動變壓器出線裝置進行x，y，z三個方向的調整，以及繞對接軸方向上的旋轉裝置?？蓪崿F(xiàn)變壓器出線裝置便捷、安全、高效地與變壓器完成對接。4）專用機具操作通過遙控器完成，操作便捷。通過檢測裝置和邏輯控制，實現(xiàn)多機構調整姿態(tài)過程中安全監(jiān)控控制。

2.3 技術參數(shù)

1）功能組成

空載自行走功能：實現(xiàn)安裝機具的自行預就位。

出線裝置預就位：自行預就位后，通過底盤上自帶導向和支撐裝置用推送機構將上部對接機構，推送至底座上方。

出線裝置對接機構：機構可帶動出線裝置上下、前后、左右、繞對接軸旋轉等幾個方向的調整功能。

2）機構組成

安裝機具主要由兩部分組成，包括底盤自行走機構和上部對接機構。其結構示意圖如圖2所示。

圖2 專用機具結構示意圖

底盤自行走機構：實現(xiàn)空載下整個機具自行走預就位的自行走機構、整機支撐裝置、上部對接機構的推送裝置、附屬機構。

上部對接機構：由可帶動出線裝置上下、前后、左右、繞對接軸旋轉等幾個方向的調整機構組成。

3）工藝路線

a）安裝機具整體通過底盤空載自行至變壓器附近預就位（如油池旁）；b）起重機將出線裝置吊至安裝機具上；c）通過底盤上推送機構將上部對接機構通過自帶導向和支撐裝置，推送至底座上方；d）對接機構通過上下、前后、左右、繞對接軸旋轉等幾個方向的調整完成出線裝置的對接。其應用示意圖如圖3所示。

圖3 專用機具應用示意圖

4）專用安裝機具參數(shù)

專用安裝機具整機參數(shù)見表1，其底盤參數(shù)見表2，其對接機構參數(shù)見表3。

表1 專用安裝機具整機參數(shù)

表2 底盤參數(shù)

表3 對接機構參數(shù)

3 結語

在特高壓變電站建設和運行過程中，1 000 kV 出線裝置的主流安裝方法仍是借助常規(guī)移動起重機械，文中研究的1 000 kV出線裝置的專用機具相比之下針對性更強，一是避免了出線裝置在空中因吊具柔韌性而可能出現(xiàn)的較大位移偏差，更加準確地保障出線裝置對接時的位置和角度控制，從而極大地降低了設備碰撞損傷可能性；二是占地面積和占用空間都較小，可無縫銜接設備卸車與安裝，減少二次倒運；三是采用專用機具安裝為坐地式安裝，相比常規(guī)起重機械需要的安裝作業(yè)人員可減少近一半，對接質量也更加可控。